受损山体人工植物群落建植研究

杨秉建，杜小姣，文沛玲，叶光明，李 博，黄慧青

(深圳市日昇园林绿化有限公司，深圳 518000)

近年来科技工作者相继开发出了多种既能起到良好的边坡防护作用，又能改善工程环境、体现自然环境美的边坡植物防护技术，与传统的坡面工程防护措施共同形成了边坡工程植物防护体系[1-6]，并已发展成为公路、铁路、水利、采矿(石)等相关基础设施建设的重要组成部分，但其在实施中也存在一些难点问题[7-10]。

一是边坡人工植被退化问题突出，由于边坡绿化防护投入资金不足，在低投入、低养护或无养护情况下，边坡人工植物群落死淘率比例较高，不仅造成重复建设、资金浪费，而且起不到边坡绿化防护效果，最终可能会引起水土流失、坡面坍塌等不良后果[11-14]。

二是对植物品种选择和种子配比问题研究不足，①如何通过植物种子配比快速形成绿化、防护功能[15，16]；②如何按照当地乡土优势群落的结构特点进行种子配比，保障人工群落的结构和稳定性优势[17，18]；③在建植人工植物群落时，可否通过对某些因子控制达到调控人工植物群落的发展方向，并使之尽快融入当地自然植物群落[19，20]。

针对存在问题，于2012年结合三亚市东环铁路隧道口及抱坡岭受损山体植被恢复工程，开展了试验，旨在通过试验，指导施工，为后续研究建立试验基地[21，22]。

1 材料和方法

1.1 试验区自然概况

三亚市地处海南岛最南端，位于N 18°09′34″～18°37′27″、E 108°56′30″～109°48′28″。属热带海洋季风气候，年均气温25.4 ℃，7月平均最高气温28.3 ℃，1月平均最低气温20.7 ℃。年平均降水量1 263 mm，6～10月为雨季，降水量占全年的90.2%。太阳投射角大，光照时间长，年太阳总辐射量110～140 kc/cm2，年日照时数1 750～2 650 h，光照率为50%～60%。

试验区原生植被为季雨林和雨林，有小叶白颜树(Gironnieracuspidata)、九丁树(Ficusnervosa)、海南菜豆树(Radermacherahainanensis)、青皮(GreenTangerine)、鸡占(Terminaliahainanensis)、香须树(Aibiziaodoratissima)、厚皮树(Lanneacoromandelica)、鹧鸪麻(Kleinhoviahospita)、小花五桠果(Dilleniaindica)、木棉(FlosBombacis)和槟榔青(Spondiaspinnata)及一些藤本和蕨类植物所组成。

地带性土壤为热带砖红壤性土，其中，海拔500 m以上多为砖红壤性红壤、山地黄壤、及山地草甸土等。受损山地以碎屑岩、碳酸盐岩为主。

1.2 试验因子及其水平

1.2.1 肥料种类及其水平 肥料因子用F代替，Fi代表该因子的不同水平。

F1尿素—[CO(NH2)2]，含N46%，外观为白色或浅黄色的结晶体。购自海南富岛(中石油)，用量为120 kg/hm2。

F2磷酸二氢钾-(KH2PO4)，含量KH2PO4≥ 99% ，P2O5≥ 51% ，K2O≥ 33%；pH 4.3～4.7，外观为白色结晶或粉末，规格为农用级磷酸二氢钾；购自安徽华润农化有限公司，用量为150 kg/hm2。

1.1.2 草种组合及其水平 草种组合因子用C代替，Ci代表该因子的不同水平。

C1蛇藤(Celastrushookeri)+马棘(Indigoferapseudotinctoria)+车桑子(Dodonaeaviscosa)-地毯草(Axonopuscompressus)+类芦(Neyraudiareynaudiana)+波斯菊(Cosmosbipinnatus)+ 马尼拉结缕草(Zoysiamatrella)。

C2胡枝子(Leapedezabicolor) +马桑(Coriarianepalensis)+龙须藤(Bauhiniachampioni)—狗牙根(Cynodondactylon)+假俭草(Eremochloaophiuroides)+结缕草(Zoysiasinica)+百喜草(Paspalumnotatum)。

每一种组合均按照种子千粒质量以木本，草本以0.01∶1.00比例配制，其中，草本均按种子千粒质量以等比例混合。

1.1.3 建植技术及其水平 建植技术因子用J代替，Ji代表该因子的不同水平。

J1湿式喷播 将配置好的种子、肥料、覆盖料、土壤稳定剂等加入喷播机与水充分混合，再用喷枪喷洒到坡面，覆盖无纺布，常规养护。

J2客土喷播 将客土、稳定剂、肥料、种子按一定比例配置，加入专用设备充分混合，通过泵硬压缩空气喷射到坡面，覆盖无纺布，常规养护。

1.3 试验设计

试验目的：研究不同植物种类组合、基质配置不同肥料即采用不同喷播方法对人工植物群落的影响。

试验设计：按L4(23) 进行试验设计，即3个因子、2个水平、4个处理(表1)，每个处理设3个重复，各重复编号依此为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。每一处理按不同因子及其水平进行组合，如处理3的表示形式为F2C1J2，进行搭配的试验处理。

表1 护坡人工植物群落的多因素试验方案—L4(23)

注：括号内数字为对应的因子水平

1.3 人工植物群落建植时间、数据采集与分析

于2012年3月播种，每处理播种面积0.8～4.5 hm2，同年9月各处理的人工植物群落形成时，在每个处理中随机选取3个样地(重复)，每一样地100 m2，并在每一样地中随机抽去5个测产样方，样方面积1 m2，进行一次性地上植物量鲜重测产。

1.4 方差分析和差异显著性测验

采用SPSS软件进行数据处理和计算。

2 结果与分析

2.1 不同试验处理效果及关键因子的作用

对2种肥料、2种草种组合和2种喷播建植技术设置3个重复进行L4(23)的试验(表2)。

比较4个处理的试验结果可以看出：4个试验处理的效果排序为：F2C1J2>F1C2J2>F1C1J1>F2C2J1，其中，3号处理(F2C1J2)的地上生物量最高，平均为0.642 kg/m2(鲜重)，表明用肥料F2与C1蛇藤+马棘+车桑子—地毯草+类芦+ 波斯菊+马尼拉结缕草和J2客土喷播进行搭配建植人工植物群落的效果最好；4号处理(F2C2J1)的地上生物量最低，平均为0.351 kg/m2(鲜重)，即用肥料F2、草种C2胡枝子+马桑+龙须藤—狗牙根+假俭草+结缕草+百喜草和建植技术J1(湿式喷播)进行搭配效果最差。试验中2个处理分别是最好和最差的极端，在这2个极端中，作为肥料因子的F2是其共有因子，而草种组合与建植技术完全不同，说明草种组合与建植技术是决定这2个处理效果差异性的关键因子；同时可以判断出F2对不同因子组合可能存在加合或拮抗作用。

2.2 同一因子的不同水平效果分析

根据不同因子及同一因子的不同水平对地上植物量影响程度作图(图1)，可以直观地看出F(肥料)、C(草种组合)和J(建植技术)等不同因子与建成的人工植物群落地上生物量的对应关系，也可以看出F1与F2、C1与C2、J1与J2等同一因子的不同水平与建成的人工植物群落地上生物量的对应关系。

图1 各因子的不同水平与地上生物量的关系

试验结果表明：在F因子(肥料)中，使用尿素比使用磷酸二氢钾效果好，但效果不突出；在C因子中，使用C1比使用C2效果更好，差异特别明显；在J因子(喷播技术)中，用客土喷播明显地优于湿式喷播。

2.3 各因子的重要性排序

2.4 边坡防护的人工植物群落多因素试验变量分析

对表2计算结果进行方差分析(表3)，并计算各变异来源与误差项的均方比，由F值可知重复间差异不显著，但A(F)、B(C)、C(J)3个因子间差异均达到显著水平(P<0.05)。

由于每个因子只有2个水平，故无需再作各水平间的差异显著性测验，可直接分析其差异性。

变量分析结果进一步印证了以上对实验结果表述的正确性。

3 讨论与结论

3.1 讨论

表3 试验重复和试验因子的方差分析及F检验

受损山体由于所处地理位置和自然环境条件不同，加之受损害形式、被损害规模和程度等的不同而表现出极其多样性和复杂性，因而修复受损山体植被应根据各种受损山体的具体情况因地制宜、因害施治。当原生植被遭受严重破坏以后，建立人工植物群落则是比较常见的一种修复方法。经验证明，在受损山体建立人工植物群落会因为所采用植物品种、品种数量搭配、基质物料配比，以及采用播种方法等的不同，所建人工植物群落在结构、稳定性、寿命，以及通过演替融入当地地带性或区域性植被的能力和速度也会有很大差异性。试验采用L4(23)在三亚市抱坡岭对受损山地建立人工植物群落进行正交试验，在设计范围内针对当地植被恢复与重建找到了最佳因子及其因子水平组合，但由于参试因子和因子水平数量有限，即使最佳组合仍不能较好反映受损山体人工植物群落建植的最好方法，只能具有一定的相对意义。

另外，试验中草种组合只有2个选择，目的是探求每种组合与其他相关因子搭配的效应。因此，4个处理效果的排序只能表征各处理的组合效应，而不代表某个因子或水平的单一效应。例如F2C1J2是最佳组合，但其中C1所代表的7种植物(蛇藤+马棘+车桑子—地毯草+类芦+ 波斯菊+马尼拉结缕草)不能说是本次试验所选14种植物中的最好者，他们有可能随试验因子和水平组合的变化而变化。当然，如果参试因子和因子水平越多，试验结果就会越精细，同时试验工作量也会大大增加。

3.2 结论

(1)在三亚市抱坡岭受损山地的石质边坡，用2种化肥、2种草种组合及2种建植方法进行人工植物群落的3因子、2水平和4个处理L4(23)的正交试验，以建植当年秋季的地上植物量为测度值进行综合评估，得4个试验处理效果依次为：F2C1J2>F1C2J2>F1C1J1>F2C2J1，表明用磷酸二氢钾、“蛇藤+马棘+车桑子—地毯草+类芦+ 波斯菊+马尼拉结缕草”与客土喷播建植技术进行搭配(F2C1J2)效果最好。

(2)主要因子和次要因子分析表明，各因子的重要性排序为：喷播建植技术>草种组合>肥料种类。

(3)对同一试验因子的不同水平进行效果比较发现，在肥料因子中，尿素比磷酸二氢钾好，在草种组合因子中，“蛇藤+马棘+车桑子—地毯草+类芦+ 波斯菊+马尼拉结缕草”比“胡枝子+马桑+龙须藤—狗牙根+假俭草+结缕草+百喜草”好，在建植技术因子中，用客土喷播比湿式喷播好。

(4)变量分析表明，试验重复间差异不显著；试验因子F(肥料)、C(草种组合)、J(建植技术)间差异均达到0.05显著水平。

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